JP4765120B2 - シールド掘削機 - Google Patents

Description

本発明は、シールドジャッキによって推進するシールド掘削機に関する。

一般に、スキンプレートの前方（切羽側方向）にカッターヘッドが備えられた構成からなるシールド掘削機は、スキンプレートに取り付けられたシールドジャッキによって推進力を得て掘進する。具体的には、シールド掘削機のテール内壁面に沿って環状に組み立てられたセグメントの前端面に、シールドジャッキのジャッキシューの先端を当接させ、このセグメントの前端面で推進反力を取って推進させる。従来、ジャッキシューの先端にはスプレッダが装備されており、ジャッキ軸芯とセグメント軸芯とのズレを調整し、セグメントに偏心力が加わり難いようになっている。

近年、上記したジャッキシュー先端に装備させるスプレッダとして、セグメントに当接させる当接面がトンネル径方向にスライド自在になっているスプレッダが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００４−６８３４９号公報

しかしながら、上記した従来のシールド掘削機では、ジャッキシューを最大ストロークまで伸張させると、ジャッキシューの自重によってジャッキシューが垂れ下がり、シールドジャッキの軸芯とセグメントの軸芯（厚み中心）とがずれる場合がある。また、シールド掘削機の掘進方向を正規の路線に合わせるために変化させるような運転をする場合に、シールドジャッキの軸芯とセグメントの軸芯とが徐々にずれてくる場合がある。このように、シールドジャッキの軸芯とセグメントの軸芯とがずれた状態で、シールドジャッキからセグメントの前端面に大きな押圧力（高い推力）が加えられると、シールドジャッキからの偏心荷重（トンネル軸と直交方向の荷重）によってセグメントにひび割れ（クラック）が発生する場合がある。

また、上記した近年提案されているスプレッダでは、シールドジャッキとセグメントとの偏心によってセグメントに加わる偏心荷重を緩和、抑制してセグメントのひび割れを防止することができるが、ジャッキシューを伸張させる度に、トンネル径方向にスライドした当接面を手作業で正規の元の位置に戻さなければならず、非常に手間がかかるという問題がある。

本発明は、上記した従来の問題が考慮されたものであり、シールドジャッキの軸芯と既に覆工されたトンネルの中心位置（例えばセグメントの軸芯）とが偏心した際のトンネル前端部のひび割れを防止することができ、且つ、スライドしたスプレッダの当接面を元の位置に戻す手間がかからないシールド掘削機を提供することを目的としている。

本発明は、スキンプレートと、該スキンプレートの前面に設けられたカッターヘッドと、前記スキンプレートに取り付けられ、既に覆工されたトンネルの前端面から反力を取って前記スキンプレートを前方に押圧して推進させるシールドジャッキと、を備えるシールド掘削機において、前記シールドジャッキのジャッキシューの先端には、前記トンネル前端面に当接させるスプレッダが設けられ、該スプレッダには、前記トンネル前端面に当接する当接面をトンネル軸方向に直交する方向にスライドさせるスライド機構と、前記当接面が前記トンネル前端面から離された際に該当接面を初期位置に戻す自動位置復元機構と、が備えられ、前記スライド機構は、前記ジャッキシューの先端に固定されていると共に開口が形成された基部と、該基部の後方に配設されていると共に該基部にスライド自在に支持されて前記トンネル前端面に当接するスライド当接部と、が備えられ、前記スライド当接部の前方側の面には、前記開口に挿通されて前記基部の前方側に突出したブラケット部が突設され、前記自動位置復元機構は、前記基部の前方側に配設されていると共に前記ブラケット部のうちの前記基部の前方側に突出した部分に係止され、前記スライド当接部が前記トンネル前端面から離された際に当該スライド当接部を初期位置に戻すように付勢する付勢部材が備えられていることを特徴としている。

このような特徴により、シールドジャッキの軸芯が既に覆工されたトンネルの厚さ中心からずれた状態でシールドジャッキからトンネルの前端面に押圧力が加えられても、スプレッダの当接面がトンネル軸方向の直交方向にスライドし、トンネル前端部に加わる偏心荷重が低減或いは抑制される。また、当接面がトンネル前端面から離されると、自動位置復元機構によって当接面が初期位置に自動的に戻される。
また、トンネル前端面に当接するスプレッダの当接面をトンネル軸方向に直交する方向にスライドさせることができるとともに、その当接面がトンネル前端面から離された際に当該当接面を初期位置に戻すことができる。

また、本発明は、前記スライド機構が、前記当接面をトンネル軸方向に直交する全方向にスライドさせる機構であることが好ましい。

例えば、上記した近年提案されているスプレッダでは、当接面がトンネル径方向に沿った方向にのみスライド可能な構成となっているため、例えば、シールドジャッキの軸芯とセグメントの軸芯（既に覆工されたトンネルの厚さ中心）とがトンネル周方向にずれが生じた場合、シールドジャッキからの偏心荷重によってセグメントにひび割れが発生する場合がある。これに対し、トンネル軸方向に直交する全方向にスライドするスライド機構が備えられた本発明によれば、シールドジャッキの軸芯と既に覆工されたトンネルの厚さ中心とがトンネル径方向以外にずれた場合にも、既に覆工されたトンネル前端部に加わる偏心荷重を低減或いは抑制することができる。

本発明に係るシールド掘削機によれば、シールドジャッキの軸芯と既に覆工されたトンネルの中心位置とが偏心している場合であっても、スプレッダの当接面がスライドすることでトンネル前端部に加わる偏心荷重が低減或いは抑制され、トンネル前端部のひび割れを防止することができる。また、当接面がトンネル前端面から離されると、自動位置復元機構によって当接面が初期位置に自動的に戻されるため、スライドした当接面を元の位置に戻す手間がかからない。

以下、本発明に係るシールド掘削機の第１、第２の実施の形態について、図面に基いて説明する。

［第１の実施の形態］
まず、本発明に係るシールド掘削機の第１の実施の形態について説明する。

図１は第１の実施の形態におけるシールド掘削機１の概略構成を示した掘削方向断面の断面図である。なお、本発明では、トンネル掘進方向で切羽側（図１における左側）を前方とし、その切羽側の反対側を後方とする。
図１に示すように、シールド掘削機１は、筒状のスキンプレート２と、スキンプレート２内部に設けられた隔壁３と、スキンプレート２の前面に設けられたカッターヘッド４と、スキンプレート２に取り付けられたシールドジャッキ５とが備えられた構成からなる。

スキンプレート２は、カッターヘッド４近傍の掘削面を支持するためのシールド部材であり、掘削坑の断面形状に合わせた断面形状をなす鋼板等からなる筒材である。
隔壁３は、切羽の水や泥土がシールド掘削機１の内側に流入しないように切羽側と機内側とを隔離するための遮蔽体であり、スキンプレート２の断面を覆うように形成されている。この隔壁３の前方側は、スキンプレート２と隔壁３とで囲まれたチャンバ６となっている。

カッターヘッド４は、隔壁３の前方側に設けられて切羽の地盤を掘削する掘削装置であって、その前面に複数の掘削ビット４ａ…が付設され、その後方に設けられた駆動機構７によって回転駆動して切羽の地盤を掘削する回転式の掘削装置である。

シールドジャッキ５は、スキンプレート２を前方に推進させるための油圧ジャッキ等からなる部材であり、軸方向に往復動するジャッキシュー８が備えられている。このシールドジャッキ５は、往復動するジャッキシュー８の先端を後方側に向けた状態でスキンプレート２の内周面に取り付けられている。このシールドジャッキ５によれば、ジャッキシュー８を伸張させて既に覆工されたセグメント９の前端面９ａ（トンネルの前端面）から反力を取ってスキンプレート２を前方に推進させることができる。ジャッキシュー８の先端には、セグメント９の前端面９ａに当接させるスプレッダ１０が設けられており、このスプレッダ１０を介してセグメント９の前端面９ａに当接させる。

図２はスプレッダ１０を切羽側からみた立面図であり、図３は図２に示すＡ−Ａ間の断面図であってスプレッダ１０をトンネル周方向に切断した横断面図であり、図４は図２に示すＢ−Ｂ間の断面図であってスプレッダ１０をトンネル径方向に切断した縦断面図である。
図２、図３、図４に示すように、スプレッダ１０には、セグメント９の前端面９ａに当接する当接面１２ａをトンネル径方向（図２における上下方向）にスライドさせる径方向スライド機構２０（スライド機構）と、当接面１２ａがセグメント９の前端面９ａから離された際に当該当接面１２ａを初期位置（正規位置）に戻す自動位置復元機構３０とが備えられている。

具体的には、径方向スライド機構２０は、ジャッキシュー８の先端に固定された基板１１（基部）と、基板１１にトンネル径方向にスライド自在に支持されてセグメント９の前端面９ａに当接するスライド当接板１２（スライド当接部）と、が備えられた構成からなる。

基板１１は、ジャッキシュー８に対して略垂直に設けられており、少なくとも後方側の面（対向面１１ａ）がトンネル軸方向に直交する面となっている。この基板１１には、トンネル径方向に延在する開口１１ｂが形成されている。具体的には、ジャッキシュー８を挟んで両側（トンネル周方向における両側）に矩形の開口１１ｂ，１１ｂがそれぞれ形成されている。これらの開口１１ｂ，１１ｂは、後述するスライド当接板１２に突設されたブラケット部１８，１８が挿通される開口であり、開口１１ｂ，１１ｂのトンネル径方向の寸法Ｌは、スライド当接板１２が基板１１に対してトンネル径方向に相対移動するときに、ブラケット部１８，１８の外周側（図２における下側）及び内周側（図２における上側）への移動を許容するだけの寸法となっている。

スライド当接板１２は、基板１１の後方に配置されており、少なくとも後方側の面（当接面１２ａ）と前方側の面（対向面１２ｂ）とがトンネル軸方向に直交する面となっている。このスライド当接板１２と基板１１とは、互いの対向面１１ａ，１２ｂ同士を対向させて対向配置されており、それらの間には例えば銅系合金（黄銅、青銅合金等）からなるスライドブッシュ１４（滑り材）が介在されている。このスライドブッシュ１４は、スライド当接板１２の対向面１２ｂに接合固定されているとともに、基板１１の対向面１１ａに対して滑動自在に重ね合わせられている。また、スライド当接板１２の当接面１２ａには、硬質ウレタンなどからなる緩衝層１２ｃが形成されている。

スライド当接板１２の対向面１２ｂの両側部（トンネル周方向における両側部）には、トンネル径方向に延在するガイド１５，１５が設けられている。これらのガイド１５，１５は、基板１１の側端部にそれぞれ掛合されるように断面Ｌ形状に形成されており、基板１１を両側から挟み込み基板１１をトンネル径方向にスライド自在に挟持するような構成となっている。

基板１１の前方側の面１１ｃには、開口１１ｂを挟んで内外周側にそれぞれ配設された一対のブラケット部１６，１９が突設されている。これらのブラケット部１６，１９は、前方側に向けて突出されており、これら一対のブラケット部１６，１９間には、トンネル径方向に延在するロッド状の軸材１７が架設されている。上記した一対のブラケット部１６，１９は、ジャッキシュー８を挟んで両側にそれぞれ設けられており、前記軸材１７，１７はジャッキシュー８を挟んで平行に配設されている。

また、スライド当接板１２の対向面１２ｂのうち、基板１１の各開口１１ｂ，１１ｂに対向する位置には、前方側に突出するブラケット部１８，１８がそれぞれ突設されている。これらのブラケット部１８，１８は、基板１１の開口１１ｂ，１１ｂから基板１１の前方側にそれぞれ突出されている。基板１１の前方側に突出したブラケット部１８の先端部には、トンネル径方向に延在する貫通孔１８ａが形成されており、この貫通孔１８ａには、上記した軸材１７が往復動自在に挿通されている。

一方、自動位置復元機構３０は、スライド当接板１２がセグメント９の前端面９ａから離された際にスライド当接板１２を初期位置に戻すように付勢するコイル１３（付勢部材）からなる。このコイル１３には、位置調整用コイル２２と微調整用コイル２１とがある。位置調整用コイル２２は、スライドしたスライド当接板１２を元の位置まで移動させるためのコイルであり、微調整用コイル２１は、位置調整用コイル２２により戻されたスライド当接板１２の位置を微調整するためのコイルである。これら位置調整用コイル２２，２２及び微調整用コイル２１，２１は、各軸材１７，１７にそれぞれ外装されてトンネル径方向に延在して配置されており、位置調整用コイル２２と微調整用コイル２１とは同軸線上に配設されている。

具体的には、位置調整用コイル２２は、基板１１に突設された外周側のブラケット部１９とスライド当接板１２に突設されて基板１１の前方側に突出したブラケット部１８との間に介装されている。位置調整用コイル２２の外周側の端部は、上記した外周側のブラケット部１９の内周側の面に係止されており、位置調整用コイル２２の内周側の端部は、上記した真中のブラケット部１８の外周側の端面に係止されている。

また、微調整用コイル２１は、スライド当接板１２に突設されて基板１１の前方側に突出したブラケット部１８と軸材１７に挿装されてブラケット部１８よりも内周側の位置に配設された微調整フランジ２３との間に介装されている。この微調整フランジ２３には、軸材１７が往復動自在に挿通される貫通孔２３ａが形成されており、微調整フランジ２３は、軸材１７に対して軸方向に移動自在になっている。微調整用コイル２１の外周側の端部は、上記ブラケット部１８の内周側の端面に係止されており、微調整用コイル２１の内周側の端部は、上記微調整フランジ２３の外周側の面に係止されている。この微調整フランジ２３の内周側には、軸材１７に螺合されたナット２４が配設されており、このナット２４を回転させて軸材１７の軸方向に移動させることによって微調整フランジ２３の位置が調整され、結果として、元に戻されたスライド当接板１２の位置が微調整される。

なお、図１に示すように、上記した構成からなるシールド掘削機１には、上記したスキンプレート２、隔壁３、カッターヘッド４及びシールドジャッキ５の他に、カッターヘッド３で掘削されたチャンバ６内の泥土を後方に搬送する図示せぬ土砂搬送装置等が備えられており、また、その他の装置や機器が備えられていてもよい。

次に、上記した構成からなるシールド掘削機１を用いたトンネル構築方法について説明する。
上記した構成からなるシールド掘削機１を用いたトンネル構築方法は、一般的なシールド工法と同様であり、まず、図１に示すように、シールド掘削機１の前面に設けられたカッターヘッド４を駆動機構７によって回転させて切羽を掘削するとともに、チャンバ６内の泥土を図示せぬ土砂搬送装置でシールド掘削機１の後方に搬送する。また、カッターヘッド４による掘削に合わせて、シールドジャッキ５のジャッキシュー８を伸張させ、スプレッダ１０を介してセグメント９の前端面９ａから推進反力を取ってスキンプレート２を前方に推進させる。そして、セグメントピースの幅寸法（トンネル軸方向寸法）分だけ推進したところで、シールドジャッキ５のジャッキシュー８を縮めてスプレッダ１０をセグメント９の前端面９ａから離間させ、既設のセグメント９の前端に新たにセグメントピースを接合させてセグメント９を組み立てる。その後、シールドジャッキ５のジャッキシュー８を伸張させてスプレッダ１０を新たに組み立てられたセグメント９の前端面９ａに当接させ、再びカッターヘッド４で切羽の掘削を行う。以上の工程を繰り返し行うことで、トンネルを構築する。

図５はシールドジャッキ５の軸芯Ｏ１がセグメント９の軸芯Ｏ２（厚さ中心）の延長線上にあるときのスプレッダ１０を表す断面図であり、図６はシールドジャッキ５の軸芯Ｏ１がセグメント９の軸芯Ｏ２よりも外周側に偏心したときのスプレッダ１０を表す断面図であり、図７はシールドジャッキ５の軸芯Ｏ１がセグメント９の軸芯Ｏ２よりも内周側に偏心したときのスプレッダ１０を表す断面図である。

図５、図６、図７に示すように、上記した構成からなる第１の実施の形態におけるシールド掘削機１によれば、シールドジャッキ５の軸芯Ｏ１がセグメント９の軸芯Ｏ２からずれた状態でシールドジャッキ５からセグメント９の前端面９ａに押圧力が加えられても、スプレッダ１０の当接面１２ａがトンネル径方向にスライドし、セグメント９前端部に加わる偏心荷重が低減或いは抑制される。

具体的には、図５に示すように、シールドジャッキ５の軸芯Ｏ１とセグメント９の軸芯Ｏ２とが一致している状態では、スライド当接板１２（当接面１２ａ）はトンネル径方向にスライドせず、正規の位置でシールドジャッキ５からセグメント９の前端面９ａに押圧力が加えられる。このとき、シールドジャッキ５の軸芯Ｏ１とセグメント９の軸芯Ｏ２とが一致しているため、セグメント９の前端面９ａには、トンネル軸方向の方向に力が作用し、トンネル軸方向に直交する方向の分力は生じない。

一方、図６に示すように、シールドジャッキ５からセグメント９の前端面９ａに押圧力が加えられるときに、何らかの理由でシールドジャッキ５の軸芯Ｏ１がセグメント９の軸芯Ｏ２よりも外周側に偏心した場合、スライド当接板１２（当接面１２ａ）は基板１１に対して内周側に相対移動する。これにより、セグメント９の前端部にトンネル径方向の分力が加わることが緩和或いは抑制される。

また、図７に示すように、シールドジャッキ５からセグメント９の前端面９ａに押圧力が加えられるときに、何らかの理由でシールドジャッキ５の軸芯Ｏ１がセグメント９の軸芯Ｏ２よりも内周側に偏心した場合、スライド当接板１２（当接面１２ａ）は基板１１に対して外周側に相対移動する。これにより、セグメント９の前端部にトンネル径方向の分力が加わることが緩和或いは抑制される。

このように、シールドジャッキ５の軸芯Ｏ１とセグメント９の軸芯Ｏ２とがトンネル径方向に偏心している場合であっても、スプレッダ１０の当接面１２ａがスライドし、セグメント９前端部に加わる偏心荷重が低減或いは抑制されるため、セグメント９前端部のひび割れを防止することができる。

また、上記した構成からなるシールド掘削機１によれば、スプレッダ１０の当接面１２ａがセグメント９の前端面９ａから離されると、自動位置復元機構３０によって当接面１２ａが初期位置に自動的に戻される。

詳しく説明すると、図６に示すように、スライド当接板１２（当接面１２ａ）が基板１１に対して内周側に相対移動した場合、位置調整用コイル２２が伸びた状態となるとともに、微調整用コイル２１が縮んだ状態となる。このように伸びた状態の位置調整用コイル２２には元に戻ろうとする圧縮力Ｆ１が生じ、また、縮んだ状態の微調整用コイル２１には引張力Ｆ２が生じる。このため、シールドジャッキ５を縮めてスライド当接板１２がセグメント９の前端面９ａから離されると、位置調整用コイル２２の圧縮力Ｆ１及び微調整用コイル２１の引張力Ｆ２により、両コイル２１，２２の間にあるブラケット部１８が外周側に向けて付勢され、スライド当接板１２が元の位置に戻される。

また、図７に示すように、スライド当接板１２（当接面１２ａ）が基板１１に対して外周側に相対移動した場合、位置調整用コイル２２が縮んだ状態となるとともに、微調整用コイル２１が伸びた状態となる。このように縮んだ状態の位置調整用コイル２２には元に戻ろうとする引張力Ｆ３が生じ、また、伸びた状態の微調整用コイル２１には圧縮力Ｆ４が生じる。このため、シールドジャッキ５を縮めてスライド当接板１２がセグメント９の前端面９ａから離されると、位置調整用コイル２２の引張力Ｆ３及び微調整用コイル２１の圧縮力Ｆ４により、両コイル２１，２２の間にあるブラケット部１８が内周側に向けて付勢され、スライド当接板１２が元の位置に戻される。

このように、スプレッダ１０の当接面１２ａがセグメント９の前端面９ａから離されると、自動位置復元機構３０によって当接面１２ａが図５に示すような初期位置に自動的に戻されるため、スライドしたスライド当接板１２（当接面１２ａ）を元の位置に戻す手間がかからない。

［第２の実施の形態］
次に、本発明に係るシールド掘削機の第２の実施の形態について説明する。なお、この第２の実施の形態におけるシールド掘削機１は、ジャッキシュー８の先端に設けられたスプレッダ１００以外は上述した第１の実施の形態と同様の構成であるため、スプレッダ１００についてのみ説明し、それ以外の構成については説明を省略する。

図８はスプレッダ１００を切羽側からみた立面図であり、図９はスプレッダ１００を内周側（図８における上側）からみた平面図であり、図１０は図８に示すＣ−Ｃ間の断面図であってスプレッダ１００をトンネル周方向に切断した横断面図であり、図１１は図８に示すＤ−Ｄ間の断面図であってスプレッダ１００をトンネル径方向に切断した縦断面図である。
図８、図９、図１０、図１１に示すように、スプレッダ１００には、セグメント９の前端面９ａに当接する当接面１１２ａをトンネル軸方向に直交する全方向にスライドさせる全方向スライド機構１２０（スライド機構）と、当接面１１２ａがセグメント９の前端面９ａから離された際に当該当接面１１２ａを初期位置（正規位置）に戻す自動位置復元機構１３０とが備えられている。

具体的には、全方向スライド機構１２０は、ジャッキシュー８の先端に固定された基板１１１（基部）と、基板１１１にトンネル軸方向に直交する全方向にスライド自在に支持されてセグメント９の前端面９ａに当接するスライド当接板１１２（スライド当接部）と、が備えられた構成からなる。

基板１１１は、ジャッキシュー８に対して略垂直に設けられており、少なくとも後方側の面（対向面１１１ａ）がトンネル軸方向に直交する面となっている。この基板１１１には、ジャッキシュー８を挟んで両側の位置に矩形の開口１１１ｂがそれぞれ形成されている。これらの開口１１１ｂ，１１１ｂは、後述するスライド当接板１１２に突設されたブラケット部１１８，１１８が挿通される開口である。この開口１１１ｂ，１１１ｂのトンネル径方向の寸法Ｌ１は、スライド当接板１１２が基板１１１に対してトンネル径方向に相対移動するときに、ブラケット部１１８，１１８の外周側（図８における下側）及び内周側（図８における上側）への移動を許容するだけの寸法となっている。また、開口１１１ｂ，１１１ｂのトンネル周方向の寸法Ｌ２は、スライド当接板１１２が基板１１１に対してトンネル周方向に相対移動するときに、ブラケット部１１８，１１８のトンネル周方向における両側への移動を許容するだけの寸法となっている。

スライド当接板１１２は、上述した第１の実施の形態におけるスライド当接板１２と同様の構成からなるため、その説明は省略する。なお、符号１１２ａは当接面を示しており、符号１１２ｂは対向面を示しており、符号１１２ｃは緩衝層を示しており、さらに、符号１１４はスライドブッシュを示している。

基板１１１の前方側には、トンネル周方向に延在する２本の棒状の周方向架材１２５，１２５とトンネル径方向に延在する２本の棒状の径方向架材１２６，１２６とを矩形枠状に組んだ構成からなる枠材１１７が配置されている。周方向架材１２５は、枠材１１７の四隅にそれぞれ設けられたフランジ１１９，１１９間にトンネル周方向に架設されており、２本の周方向架材１２５，１２５は、ジャッキシュー８を挟んで平行に配置されている。この周方向架材１２５は、両端が太く中央が細い棒状の形状のものであり、その両端部１２５ａ，１２５ａがその中央部１２５ｂよりも大径になっている。また、径方向架材１２６は、枠材１１７の四隅にそれぞれ設けられたフランジ１１９，１１９間にトンネル径方向に架設されており、２本の径方向架材１２６，１２６は、ジャッキシュー８を挟んで平行に配置されている。

基板１１１の前方側の面１１１ｃのうちジャッキシュー８よりも内周側（図８における上方側）及び外周側（図８における下方側）の位置には、トンネル周方向に延在する筒状の固定ブラケット１１６…がそれぞれ間隔をあけて２個づつ配設されている。この固定ブラケット１１６は、基板１１１の前方側の面１１１ｃにビス等で固定されている。また、この固定ブラケット１１６には、上記した周方向架材１２５の端部１２５ａが往復動自在に挿通されており、これにより、基板１１１の前方側の面１１１ｃに枠材１１７がトンネル周方向にスライド自在に取り付けられた状態となっている。つまり、基板１１１に対する枠材１１７のトンネル径方向への相対移動は固定ブラケット１１６…により規制されており、基板１１１と枠材１１７とはトンネル径方向には一体的に動くが、基板１１１に対する枠材１１７のトンネル周方向への相対移動は許容されており、基板１１１と枠材１１７とはトンネル周方向に別々に動く。

また、スライド当接板１１２の対向面１１２ｂのうち、基板１１１の各開口１１１ｂ，１１１ｂに対向する位置には、前方側に突出するブラケット部１１８，１１８がそれぞれ突設されている。これらのブラケット部１１８，１１８は、基板１１１の開口１１１ｂ，１１１ｂから基板１１１の前方側にそれぞれ突出されている。基板１１１の前方側に突出したブラケット部１１８の先端部には、トンネル径方向に延在する貫通孔１１８ａが形成されており、この貫通孔１１８ａには、上記した枠材１１７の径方向架材１２６が往復動自在に挿通されている。

一方、自動位置復元機構１３０には、スライド当接板１１２がセグメント９の前端面９ａから離された際にスライド当接板１１２を初期位置に戻すように付勢するコイル１１３（付勢部材）からなる。このコイル１１３には、径方向位置調整用コイル１２２と周方向位置調整用コイル１２７と微調整用コイル１２１とがある。径方向位置調整用コイル１２２は、トンネル径方向にスライドしたスライド当接板１１２をトンネル径方向に付勢して元の位置まで移動させるためのコイルであり、周方向位置調整用コイル１２７は、トンネル周方向にスライドしたスライド当接板１１２をトンネル周方向に付勢して元の位置まで移動させるためのコイルであり、微調整用コイル１２１は、径方向位置調整用コイル１２２及び周方向位置調整用コイル１２７により戻されたスライド当接板１１２の位置を微調整するためのコイルである。

径方向位置調整用コイル１２２，１２２及び微調整用コイル１２１，１２１は、枠材１１７の２本の径方向架材１２６，１２６にそれぞれ外装されてトンネル径方向に延在して配置されており、径方向位置調整用コイル１２２と微調整用コイル１２１とは同軸線上に配設されている。一方、周方向位置調整用コイル１２７，１２７は、枠材１１７の２本の周方向架材１２５，１２５の中央部１２５ｂ，中央部１２５ｂにそれぞれ外装されてトンネル周方向に延在して配置されている。

具体的には、径方向位置調整用コイル１２２は、枠材１１７の外周側の隅部に設けられたフランジ１１９とスライド当接板１１２に突設されて基板１１１の前方側に突出したブラケット部１１８との間に介装されている。径方向位置調整用コイル１２２の外周側の端部は、上記フランジ１１９の内周側の面に係止されており、径方向位置調整用コイル１２２の内周側の端部は、上記ブラケット部１１８の外周側の端面に係止されている。

図１２はシールドジャッキ５が正規の位置にあるときのスプレッダ１００を表す断面図である。
図８、図９、図１２に示すように、周方向位置調整用コイル１２７は、固定ブラケット１１６，１１６間に配置され、周方向架材１２５の中央部１２５ｂにそれぞれ外装された２枚のフランジ１２８，１２８間に介装されている。このフランジ１２８は、図１２に示すように、周方向架材１２５の中央部１２５ｂに通された環状の部材であり、このフランジ１２８には、周方向架材１２５の中央部１２５ｂが往復動自在に挿通される貫通孔１２８ａが形成されており、フランジ１２８は、周方向架材１２５の中央部１２５ｂに対して軸方向に移動自在となっている。フランジ１２８の貫通孔１２８ａの径は、周方向架材１２５の両端部１２５ａの外径よりも小さくなっており、周方向架材１２５（枠材１１７）がトンネル周方向に移動すると、周方向架材１２５の端部１２５ａの中央側端面１２５ｃに当該フランジ１２８が係合し、周方向架材１２５の端部１２５ａに押されて当該フランジ１２８も一緒に移動する構成となっている。また、このフランジ１２８の外形は、固定ブラケット１１６の内周径よりも大きく、フランジ１２８は、固定ブラケット１１６の中央側端面１１６ａに係止される。周方向位置調整用コイル１２７の両端部は、２枚のフランジ１２８，１２８の互いに対向する中央側の面にそれぞれ係止されている。

また、図８、図１０、図１１に示すように、微調整用コイル１２１は、スライド当接板１１２に突設されて基板１１１の前方側に突出したブラケット部１１８と枠材１１７の径方向架材１２６に挿装されてブラケット部１１８よりも内周側の位置に配設された微調整フランジ１２３との間に介装されている。この微調整フランジ１２３には、径方向架材１２６が往復動自在に挿通される貫通孔１２３ａが形成されており、微調整フランジ１２３は、径方向架材１２６に対して軸方向に移動自在になっている。微調整用コイル１２１の外周側の端部は、上記ブラケット部１１８の内周側の端面に係止されており、微調整用コイル１２１の内周側の端部は、上記微調整フランジ１２３の外周側の面に係止されている。この微調整フランジ１２３の内周側には、上述した第１の実施の形態におけるナット２４と同様のナット１２４が配設されている。

図１３はシールドジャッキ５がトンネル周方向の一方側（図８における左側）に偏心したときのスプレッダ１００を表す断面図であり、図１４はシールドジャッキ５がトンネル周方向の他方側（図８における右側）に偏心したときのスプレッダ１００を表す断面図である。

図１２、図１３、図１４に示すように、上記した構成からなる第２の実施の形態におけるシールド掘削機１によれば、上述した第１の実施の形態と同様の作用、効果を奏することができる。すなわち、シールドジャッキ５とセグメント９とがトンネル径方向に偏心している場合であっても、上述した第１の実施の形態の場合と同様にして、スプレッダ１００の当接面１１２ａがスライドし、セグメント９前端部に加わる偏心荷重が低減或いは抑制される。これによって、セグメント９前端部のひび割れを防止することができる。また、トンネル径方向にスライドしたスプレッダ１００の当接面１１２ａがセグメント９の前端面９ａから離されると、上述した第１の実施の形態の場合と同様にして、自動位置復元機構１３０によって当接面１１２ａが初期位置に自動的に戻され、トンネル径方向にスライドしたスライド当接板１１２（当接面１１２ａ）を元の位置に戻す手間がかからない。

さらに、上記した構成からなる第２の実施の形態におけるシールド掘削機１によれば、トンネル軸方向に直交する全方向にスライドする全方向スライド機構１２０が備えられているため、シールドジャッキ５とセグメント９とがトンネル径方向以外（トンネル周方向）にずれた場合にも、セグメント９の前端部に加わる偏心荷重を低減或いは抑制することができる。

具体的には、図１２に示すように、シールドジャッキ５がセグメント９に対してトンネル周方向にずれていない状態では、スライド当接板１１２（当接面１１２ａ）はトンネル周方向にスライドせず、正規の位置でシールドジャッキ５からセグメント９の前端面９ａに押圧力が加えられる。このとき、セグメント９の前端面９ａには、トンネル軸方向の方向に力が作用し、トンネル軸方向に直交する方向の分力は生じない。

一方、図１３に示すように、シールドジャッキ５からセグメント９の前端面９ａに押圧力が加えるときに、何らかの理由でシールドジャッキ５がセグメント９に対してトンネル周方向の一方側に偏心した場合、スライド当接板１１２（当接面１１２ａ）は基板１１１に対して他方側に相対移動する。また、図１４に示すように、シールドジャッキ５からセグメント９の前端面９ａに押圧力が加えるときに、何らかの理由でシールドジャッキ５がセグメント９に対してトンネル周方向の他方側に偏心した場合も同様に、スライド当接板１１２（当接面１１２ａ）は基板１１１に対して一方側に相対移動する。

このように、シールドジャッキ５とセグメント９とがトンネル周方向に偏心している場合であっても、スプレッダ１００の当接面１１２ａがトンネル周方向にスライドし、セグメント９前端部に加わる偏心荷重が低減或いは抑制されるため、セグメント９前端部のひび割れを一層確実に防止することができる。

また、上記した構成からなる第２の実施の形態におけるシールド掘削機１によれば、トンネル周方向にスライドしたスプレッダ１００の当接面１１２ａがセグメント９の前端面９ａから離されると、自動位置復元機構１３０によって当接面１１２ａが初期位置に自動的に戻される。

詳しく説明すると、図１３に示すように、スライド当接板１１２（当接面１１２ａ）が基板１１１に対して一方側に相対移動した場合、ブラケット部１１８，１１８を介してスライド当接板１１２に取り付けられた枠材１１７も一緒に一方側に移動する。このとき、周方向位置調整用コイル１２７の両端に設けられたフランジ１２８，１２８のうち、一方側のフランジ１２８は、一方側の固定ブラケット１１６の中央側端面１１６ａに係止され、他方側のフランジ１２８は、周方向架材１２５の他方側の端部１２５ａの中央側端面１２５ｃに係合されて枠材１１７とともに一方側に移動する。これにより、周方向位置調整用コイル１２７は、縮んだ状態となる。このように縮んだ状態の周方向位置調整用コイル１２７には元に戻ろうとする引張力Ｆ５が生じる。このため、シールドジャッキ５を縮めてスライド当接板１１２がセグメント９の前端面９ａから離されると、周方向位置調整用コイル１２７の引張力Ｆ５により、周方向架材１２５の他方側の端部１２５ａ（枠材１１７）が他方側に付勢され、スライド当接板１１２が元の位置に戻される。

また、図１４に示すように、スライド当接板１１２（当接面１１２ａ）が基板１１１に対して他方側に相対移動した場合も同様であり、ブラケット部１１８，１１８を介してスライド当接板１１２に取り付けられた枠材１１７も一緒に他方側に移動する。このとき、周方向位置調整用コイル１２７の両端に設けられたフランジ１２８，１２８のうち、他方側のフランジ１２８は、他方側の固定ブラケット１１６の中央側端面１１６ａに係止され、一方側のフランジ１２８は、周方向架材１２５の一方側の端部１２５ａの中央側端面１２５ｃに係合されて枠材１１７とともに他方側に移動する。これにより、周方向位置調整用コイル１２７は、縮んだ状態となる。このように縮んだ状態の周方向位置調整用コイル１２７には元に戻ろうとする引張力Ｆ６が生じる。このため、シールドジャッキ５を縮めてスライド当接板１１２がセグメント９の前端面９ａから離されると、周方向位置調整用コイル１２７の引張力Ｆ６により、周方向架材１２５の一方側の端部１２５ａ（枠材１１７）が一方側に付勢され、スライド当接板１１２が元の位置に戻される。

このように、トンネル周方向にスライドしたスプレッダ１００の当接面１１２ａがセグメント９の前端面９ａから離されると、自動位置復元機構１３０によって当接面１１２ａが図１２に示すような初期位置に自動的に戻されるため、トンネル周方向にスライドしたスライド当接板１１２（当接面１１２ａ）を元の位置に戻す手間がかからない。

以上、本発明に係るシールド掘削機の実施の形態について説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記した第１の実施の形態では、図５に示すように、スライド当接板１２から前方側に突出したブラケット部１８には貫通孔１８ａが形成され、この貫通孔１８ａには、基板１１に突設されたブラケット部１６，１９間に架設されて両端が固定された軸材１７が往復動可能に挿通されているが、本発明は、図１５に示すような下記の構成にすることもできる。すなわち、図１５に示すように、基板１１に突設されたブラケット部２１６，２１９には貫通孔２１６ａ，２１９ａがそれぞれ形成されており、スライド当接板１２から前方側に突出したブラケット部２１８にはトンネル径方向に延在する軸材２１７が固定されており、この軸材２１７の両端が上記した基板１１側のブラケット部２１６，２１９の貫通孔２１６ａ，２１９ａにそれぞれ往復動可能に挿通された構成であってもよい。また、この場合、上記した第１の実施の形態における微調整用コイル２１や微調整フランジ２３、ナット２４は備えられてなく、スライド当接板１２に突設されたブラケット部２１８を挟んで内外周側にそれぞれ設けられた一対の位置調整用コイル２２１，２２２が備えられている。この一対の位置調整用コイル２２１，２２２はトンネル径方向に同軸上に配設されており、内周側の位置調整用コイル２２１は、基板１１に突設された内周側のブラケット部２１６とスライド当接板１２に突設されたブラケット部２１８との間に介装され、外周側の位置調整用コイル２２２は、基板１１に突設された外周側のブラケット部２１９とスライド当接板１２に突設されたブラケット部２１８との間に介装されている。

また、上記した第２の実施の形態では、図１２に示すように、周方向架材１２５の両端部１２５ａ，１２５ａがその中央部１２５ｂよりも大径になっており、位置調整用コイル１２７の両端側にはフランジ１２８，１２８がそれぞれ配置された構成となっているが、本発明は、図１６に示すような下記の構成にすることもできる。すなわち、図１６に示すように、周方向架材３２５は全長に亘って同じ太さ（径）であり、その中央部分にはフランジ３２５ａが固定され、このフランジ３２５ａを挟んで両側に位置調整用コイル３２７Ａ，３２７Ｂがそれぞれ配設された構成であってもよい。これらの位置調整用コイル３２７Ａ，３２７Ｂは、フランジ３２５ａと固定ブラケット３１６，３１６との間にそれぞれ介装されており、一対の位置調整用コイル３２７Ａ，３２７Ｂは同軸上に配設されている。このとき、上記したフランジ１２８を省略することができ、位置調整用コイル３２７Ａ，３２７Ｂの端部を固定ブラケット３１６の中央側端面３１６ａに直接係止させることができる。

また、本発明は、図１７に示すような下記の構成にすることもできる。すなわち、図１７に示すように、周方向架材４２５は全長に亘って同じ太さ（径）であり、この周方向架材４２５を挿通させる固定ブラケット４１６が基板１１１の中央位置に１つだけ設けられ、この固定ブラケット４１６を挟んで両側に位置調整用コイル４２７Ａ，４２７Ｂがそれぞれ配設された構成であってもよい。これらの位置調整用コイル４２７Ａ，４２７Ｂは、周方向架材４２５の両端にそれぞれ設けられたフランジ１１９，１１９と固定ブラケット４１６との間にそれぞれ介装されており、一対の位置調整用コイル４２７Ａ，４２７Ｂは同軸上に配設されている。

また、上記した第１、第２の実施の形態では、スプレッダ１０，１００に備えられた自動位置復元機構３０，１３０がコイル１３，１１３を用いた構成となっているが、本発明は、他の構成からなる自動位置復元機構であってもよい。例えば、板バネやその他の付勢部材を用いた自動位置復元機構であってもよい。

また、上記した第２の実施の形態では、スプレッダ１００に備えられた全方向スライド機構１２０が、基板１１１に対して全方向にスライド自在のスライド当接板１１２が、枠材１１７を介して支持された構成からなっているが、本発明は、他の構成からなる全方向スライド機構であってもよい。例えば、トンネル径方向にスライド自在のスライド部材とトンネル周方向にスライド自在のスライド部材とを組み合わせた構成からなるスライド機構であってもよい。つまり、ジャッキシューに基板を固定し、この基板に対してトンネル径方向にスライド自在の中間スライド板を当該基板に支持させ、さらに、この中間スライド板に対してトンネル周方向にスライド自在の先端スライド板を中間スライド板に支持させた構成からなる全方向スライド機構であってもよい。

その他、本発明の主旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した変形例を適宜組み合わせてもよい。

本発明に係るシールド掘削機の第１の実施の形態を説明するためのシールド掘削機の断面図である。 本発明に係るシールド掘削機の第１の実施の形態を説明するためのスプレッダの立面図である。 本発明に係るシールド掘削機の第１の実施の形態を説明するためのスプレッダの断面図である。 本発明に係るシールド掘削機の第１の実施の形態を説明するためのスプレッダの断面図である。 本発明に係るシールド掘削機の第１の実施の形態を説明するためのスプレッダの断面図である。 本発明に係るシールド掘削機の第１の実施の形態を説明するためのスプレッダの断面図である。 本発明に係るシールド掘削機の第１の実施の形態を説明するためのスプレッダの断面図である。 本発明に係るシールド掘削機の第２の実施の形態を説明するためのスプレッダの立面図である。 本発明に係るシールド掘削機の第２の実施の形態を説明するためのスプレッダの平面図である。 本発明に係るシールド掘削機の第２の実施の形態を説明するためのスプレッダの断面図である。 本発明に係るシールド掘削機の第２の実施の形態を説明するためのスプレッダの断面図である。 本発明に係るシールド掘削機の第２の実施の形態を説明するためのスプレッダの断面図である。 本発明に係るシールド掘削機の第２の実施の形態を説明するためのスプレッダの断面図である。 本発明に係るシールド掘削機の第２の実施の形態を説明するためのスプレッダの断面図である。 本発明に係るシールド掘削機の他の実施の形態を説明するためのスプレッダの断面図である。 本発明に係るシールド掘削機の他の実施の形態を説明するためのスプレッダの断面図である。 本発明に係るシールド掘削機の他の実施の形態を説明するためのスプレッダの断面図である。

符号の説明

１ シールド掘削機
２ スキンプレート
４ カッターヘッド
５ シールドジャッキ
８ ジャッキシュー
９ａ セグメント前端面（トンネル前端面）
１０，１００ スプレッダ
１２ａ 当接面
２０ 径方向スライド機構（スライド機構）
３０，１３０ 自動位置復元機構
１２０ 全方向スライド機構（スライド機構）

Claims (2)

1. スキンプレートと、該スキンプレートの前面に設けられたカッターヘッドと、前記スキンプレートに取り付けられ、既に覆工されたトンネルの前端面から反力を取って前記スキンプレートを前方に押圧して推進させるシールドジャッキと、を備えるシールド掘削機において、
   前記シールドジャッキのジャッキシューの先端には、前記トンネル前端面に当接させるスプレッダが設けられ、
   該スプレッダには、前記トンネル前端面に当接する当接面をトンネル軸方向に直交する方向にスライドさせるスライド機構と、前記当接面が前記トンネル前端面から離された際に該当接面を初期位置に戻す自動位置復元機構と、が備えられ、
   前記スライド機構は、前記ジャッキシューの先端に固定されていると共に開口が形成された基部と、該基部の後方に配設されていると共に該基部にスライド自在に支持されて前記トンネル前端面に当接するスライド当接部と、が備えられ、
   前記スライド当接部の前方側の面には、前記開口に挿通されて前記基部の前方側に突出したブラケット部が突設され、
   前記自動位置復元機構は、前記基部の前方側に配設されていると共に前記ブラケット部のうちの前記基部の前方側に突出した部分に係止され、前記スライド当接部が前記トンネル前端面から離された際に当該スライド当接部を初期位置に戻すように付勢する付勢部材が備えられていることを特徴とするシールド掘削機。
2. 請求項１記載のシールド掘削機において、
   前記スライド機構は、前記当接面をトンネル軸方向に直交する全方向にスライドさせる機構であることを特徴とするシールド掘削機。

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